Устройство регистрации давления

Авторы патента:

Анферов Аркадий Александрович (RU)

Шардакова Марина Анатольевна (RU)

G01L7/02 - с помощью упруго деформируемых элементов

Владельцы патента RU 2301976:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

Изобретение относится к приборам регистрации избыточного давления и может быть использовано при изготовлении деформационных индикаторов давления, предназначенных для регистрации наибольшего достигнутого давления. Изобретение позволяет упростить конструкцию устройства регистрации давления, исключить возможность вмешательства оператора в его показания, позволяет устанавливать его в труднодоступных местах, выполнять роль «ябедника», путем известных расчетов может показать уровень, величину давления, после которого пружинный элемент сдеформировался. Устройство регистрации давления содержит пружинный чувствительный элемент, расположенный в корпусе и воспринимающий нагрузку от подводимого давления. Перед пружинным элементом со стороны подвода давления установлен поршень. Пружинный элемент выполнен в виде тарельчатой пружины, при этом поршень и тарельчатая пружина ограничены фиксатором, а между поршнем и фиксатором со стороны пружины размещен индентор (один или три) на расстоянии, большем высоты пружины, но меньшем двух толщин ее. 6 ил.

Известно устройство регистрации давления деформационного типа, в котором превышение давления выше допустимого регистрируется контрольной стрелкой. Устройство регистрации давления содержит пружинный чувствительный элемент, деформация которого находится в зависимости от измеряемого давления, подводимого через штуцер, выполненный на корпусе. Под действием давления, поступающего внутрь пружинного чувствительного элемента, выполненного в виде трубчатой пустотелой спиральной пружины, происходит деформация пружинного чувствительного элемента, в процессе которой с приводом через зубчатую передачу отклоняется стрелка манометра. Стрелка манометра перемещает контрольную стрелку. Контрольная стрелка после снятия давления и возвращения стрелки манометра в исходное положение всегда остается на месте, указывая наибольшее значение давления, при котором работало устройство. Устройство регистрации давления устанавливается и опечатывается, контрольная стрелка не доступна для оператора. (Р.С.Кирилина и др., «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры», М., Издательство стандартов, 1993 г., стр.123, 221).

Указанное устройство регистрации давления принято за прототип.

Недостатком известного устройства регистрации давления является сложность конструкции.

Технической задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно упрощение конструкции устройства регистрации давления.

Технический результат достигается тем, что в устройстве регистрации давления, содержащем пружинный чувствительный элемент, воспринимающий нагрузку от подводимого давления, расположенный в корпусе, согласно изобретению в нем перед пружинным элементом со стороны подвода давления установлен поршень, пружинный элемент выполнен в виде тарельчатой пружины, при этом поршень и тарельчатая пружина ограничены фиксатором, а между поршнем и фиксатором со стороны пружины размещен индентор (один или три) на расстоянии, большем высоты пружины, но меньшем двух толщин ее.

На фиг.1 представлено устройство регистрации давления.

На фиг.2 приведен разрез А-А устройства регистрации давления.

На фиг.3 представлено устройство регистрации давления после срабатывания чувствительного элемента.

На фиг.4 приведен выносной элемент Б устройства после срабатывания.

На фиг.5 представлен вариант устройства регистрации давления.

На фиг.6 представлен вариант устройства регистрации давления после срабатывания чувствительного элемента.

Корпус 1 устройства регистрации давления выполнен со штуцером 2, с осевым каналом 3 подвода давления. Внутри корпуса 1 со стороны канала 3 помещен поршень 4 с уплотнением 5, тарельчатая пружина 6, фиксатор 7, например, с разрезным кольцом 8. Между торцами поршня 4 и фиксатора 7 находится индентор 9 (один или три), для ориентирования индентора 9 служит сепаратор 10, внутренняя полость устройства регистрации давления может быть защищена крышкой 11 с отверстием 12 по центру. Расстояние S между торцем поршня 4 и индентора 9 должно быть больше высоты пружины 6.

Тарельчатая пружина 6 (пружина инженера Бельвилля) выбирается по ГОСТ 3057-90.

На фиг.5 приведен вариант устройства регистрации давления.

Корпус 1 устройства регистрации давления содержит тарельчатую пружину 6, на которую опирается поршень 4 с уплотнением 5, поршень 4 ограничен разрезным кольцом 8, фиксатор 7 (может быть совмещен с корпусом 1), индентор 9 с сепаратором 10, внутренняя полость устройства регистрации давления защищена крышкой 11 с отверстием 12.

Устройство регистрации давления, приведенное на фиг.1, 2, 3, 4, работает следующим образом. При поступлении давления по каналу 3, проходящему через штуцер 2, внутрь корпуса 1 на поршень 4 действует сила, пропорциональная величине давления, которая сжимает тарельчатую пружину 6, продольному перемещению которой препятствует фиксатор 7 с разрезным кольцом 8. При снятии давления поршень 4 благодаря упругости тарельчатой пружины 6 возвращается в исходное положение, которое характеризуется размером L и может быть замерено через отверстие 12.

При достижении внутри корпуса 1 давления, превышающего допустимое, тарельчатая пружина 6 под действием поршня 4 прогибается до плоского состояния, а затем теряет устойчивость и изгибается в обратную сторону, теряя возможность вернуться в начальное состояние. Поршень 4 после изгиба тарельчатой пружины 6 занимает новое положение, характеризующееся размером L₁, величина которого меньше первоначального примерно на две высоты пружины 6.

После прогиба тарельчатой пружины 6 и потери ей устойчивости поршень 4, продолжая перемещаться, упирается в индентор 9, а через него в фиксатор 7. На поверхностях поршня 4 и фиксатора 7, твердость которых известна, остаются отпечатки - следы - лунки от индентора (одного или трех), диаметры (d и d₁) которых позволяют судить о величине осевой силы и, следовательно, о давлении, после которого прогнулась тарельчатая пружина, потеряв устойчивость.

Величина давления р определяется по формуле

где р - давление рабочей среды, подводимое к устройству регистрации давления;

Р_ос - осевая сила, максимальная действующая на поршень 4 после прогиба пружины 6, переданная через индентор 9 на поверхности фиксатора 7 и поршня 4, кг;

НВ - твердость материала, кг/мм², на котором получен отпечаток от индентора;

D - диаметр шарика (индентора), мм;

d - диаметр отпечатка от индентора, мм;

F_п - площадь поршня 4, см².

В случае установки трех инденторов 9 осевая сила определяется по формуле

Если на деталях (поршень 4, фиксатор 7) твердость различна, то, получив от индентора 9 отпечатки диаметрами d и d₁, вычисляют по обоим диаметрам величину давления р, которая должна быть одинаковой.

Сепаратор 10 служит для фиксации индентора 9 между поршнем 4 и фиксатором 7 относительно продольной оси устройства.

Устройство регистрации давления, приведенное на фиг.5 и 6, работает следующим образом. При поступлении давления со стороны открытого торца корпуса 1 усилие, пропорциональное величине давления, от поршня 4 передается на пружину 6, которая упруго прогибается, но при снятии давления возвращает поршень 4 в исходное положение (размер L). В случае превышения давления свыше допустимого пружина 6 под усилием поршня 4, прогибаясь, проходит плоское состояние, теряет устойчивость и выгибается в обратную сторону, не оказывает поршню 4 противодействия. Поршень 4 занимает новое положение (см. фиг.6), характеризующееся размером L₁, величина которого больше L на две высоты тарельчатой пружины, после чего поршень 4 опирается через индентор 9 на фиксатор 7, который может быть выполнен заодно с корпусом 1. При этом под воздействием осевой силы, приходящейся от поршня 4, получаем отпечатки (лунки) на поверхностях поршня 4 и фиксатора 7 диаметром тем больше, чем меньше твердость этих деталей (поршень 4, фиксатор 7).

Из существующих инденторов 9, выполняемых в виде шариков из закаленной стали различных диаметров, алмазных пирамид четырехгранной формы, конусов, предпочтительно применять шарики диаметром, равным 2,5; 5 или 10 мм, при этом детали (поршень 4, фиксатор 7), между которыми установлены инденторы 9, используются с твердостью по Бринеллю НВ не выше 450 кг/мм².

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно упростить конструкцию устройства регистрации давления, исключает вмешательство оператора на показания, позволяет устанавливать в любых труднодоступных местах, выполняет роль «ябедника», путем известных пересчетов может показать уровень, величину превышения давления, после которого пружинный элемент сдеформировался.

Устройство регистрации давления, содержащее пружинный чувствительный элемент, воспринимающий нагрузку от подводимого давления, расположенный в корпусе, отличающееся тем, что в нем перед пружинным элементом со стороны подвода давления установлен поршень, пружинный элемент выполнен в виде тарельчатой пружины, при этом поршень и тарельчатая пружина ограничены фиксатором, а между поршнем и фиксатором со стороны пружины размещен индентор (один или три) на расстоянии, большем высоты пружины, но меньшем двух толщин ее.

Датчик сдвиговых напряжений // 2252400

Изобретение относится к измерительным устройствам, в частности к конструкции тензометрических датчиков механических напряжений, и может быть использовано для измерения сдвиговой составляющей механического напряжения на границе двух сред.

Датчик контактного давления и способ его изготовления // 2144177

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для замеров усилий и давлений в машиностроении и в других областях народного хозяйства. .

Прибор для определения вакуума смыкания сосковой резины доильных стаканов // 2115305

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для определения вакуума смыкания (жесткости) сосковой резины. .

Датчик производной давления текучей среды, пневмоэлектрическое реле давления и система сигнализации утечки воздуха из накачиваемой шины // 2049314

Выносной манометр // 2010582

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты, используемым при работах в непригодной для дыхания среде. .

Датчик давления // 2003064

Указатель скорости самолета // 1793282

Устройство для измерения давления // 1791733

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использованодля измерения быстропеременных давлений. .

Датчик для измерения давления // 1781571

Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами // 2301977

Изобретение относится к электронной технике, в частности, к технологии изготовления датчиков, преимущественно тензометрических датчиков давления

Микробарограф // 2307332

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерения атмосферного давления с целью прогнозирования землетрясений, обнаружения искусственных возмущений атмосферы и изучения влияния изменений атмосферного давления на показания геофизических приборов и земную поверхность

Капсула датчика давления // 2315273

Пороговый датчик давления // 2345340

Изобретение относится к приборостроению, точнее к средствам контроля, и может быть применено, например, в системах с гидравлической и газовой рабочей средой для измерения момента достижения заданного порога давления

Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами под давлением // 2399894

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления датчиков, преимущественно тонкопленочных тензометрических датчиков давления

Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами // 2566538

Изобретение относится к области электронной техники, в частности технологии изготовления датчиков, преимущественно тензометрических датчиков давления. Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами заключается в термостабилизации упругого элемента с циклическим разогревом тензорезисторов до температур. Высокотемпературный отжиг проводят в вакууме в три цикла до температуры 350±10°C, с выдержкой по ее достижению в течение 30 минут с последующим понижением температуры до 100±10°C после каждого цикла, после чего проводят термостабилизацию на воздухе при температуре 250±10°C с последующим контролем изменения (ухода) номиналов сопротивлений тензорезисторов для отбраковки потенциально негодных элементов. Термостабилизацию в вакууме и на воздухе проводят на стадии формирования схемы чувствительного элемента с воздействием на всю структуру упругого элемента датчика давления. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности и надежности упругого элемента датчика давления, обеспечение высокой точности измерения давления в течение длительного времени их работы. 1 ил., 1 табл.

Способ нагружения корпуса судна при проведении испытаний // 2619354

Изобретение относится к области судостроения, в частности к способам испытаний корпусов судов, и может быть использовано для определения их прочностных и деформационных характеристик в процессе разработки, эксплуатации и ремонта. Предложен способ нагружения корпуса судна при проведении испытаний, включающий установку судна на кильблоках, расположенных на основании, в промежутки между которыми симметрично относительно ДП судна на основание укладывают нагружающие средства, выполненные в виде емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала с возможностью подачи в них сжатого воздуха и измерения внутреннего давления воздуха в каждой емкости, дополнительные аналогично выполненные нагружающие средства размещают в зазорах между вертикально ориентированными ограждающими конструкциями и внешней поверхностью обращенных к ним бортов, в процессе нагружения сжатый воздух подают раздельно в каждую наполняемую емкость. Технический результат выражается в повышении достоверности условий нагружения при испытании корпусов судов в лабораторных условиях и расширении возможностей моделирования различных нагрузок и сложных напряженно-деформированных состояний. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.